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边肖：记得要集中注意力。
资料来源：巴比特
原标题：科普入门|简明以太坊2.0
现在以太坊1.0的处理速度很慢；整个网络每秒只能处理15笔交易，任何通过这些交易进行的复杂操作都会带来极高的成本。相比之下，Visa(总部位于美国的支付服务提供商)每秒可以处理数千笔交易。
以太坊的效率为什么这么低？为什么使用成本这么高？
总之，去中心化会带来巨大的价值和高昂的成本(至少目前是这样)。去中心化的成本如此之高，是因为像今天的大多数区块链一样，以太坊上的每个节点(即连接到以太坊网络的计算机，例如，运行以太坊软件的笔记本电脑)都必须执行块中记录的每个计算，以确保所有参与者遵守规则。这个过程消耗能量和计算机资源。
另外，还有时间消耗。以太坊的节点遍布全球。毕竟，这是一个为参与者提供激励的开放网络。不同节点之间存在较高的网络通信延迟，它们的计算能力也不同。以太网必须能够容忍很长的网络延迟(即块释放时间不能缩短得太短)，以便网速慢的节点能够与网络保持同步，并参与分散投票机制。
就目前的以太网而言，如果要求在短时间内处理太多的数据，笔记本电脑、个人服务器等消费级硬件都跟不上网络的步伐，只有大型数据中心才能充当这个网络中的节点。这将大大降低以太坊的去中心化程度，因为数据中心节点很容易形成垄断，进而控制整个网络，或者审查网络。事实上，一些区块链网络(如EOS)现在正面临这样的问题。
对于公共链来说，保持足够的分散程度非常重要。如果没有去中心化，使用区块链是没有意义的，因为中心化的区块链很容易审核人的交易，而且比一般的分布式数据库效率低很多。如果你不太了解区块链，不妨和我一起回忆一下，在中本聪通过比特币开启新的去中心化治理模式之前，任何系统都不可能实现无信任治理。——其中，所有参与者都有控制决策的权利，但没有人拥有全部(或大部分)控制权。Vitalik(以太坊创始人)在回应去中心化与性能的权衡时做了一个著名的比喻：任何人都可以创造出类似于“垃圾集中处理厂”的高TPS系统。
有没有可能创建一个区块链，使得每个节点只需要处理一些事务，而不是所有的事务？这样，每个节点只需要处理网络中少量的事务，从而降低了通信成本。
那就是以太坊2.0。
以太坊2.0是新一代的以太坊，我们甚至不应该叫它以太坊。以太坊2.0是一个完全不同的项目，它在区块链的建筑中采用了全新的理念。以太坊2.0的目标是提高以太坊的可扩展性、安全性和可编程性。与以太坊1.0只能实现15 TPS的吞吐量不同，以太坊2.0可以在不降低其去中心化的情况下，每秒处理几千到几万个(甚至更多)的事务。其实以太坊2.0是想引入一种经济安全性更强的共识机制，叫做利益证明(PoS)，而不是比特币和以太坊1.0使用的工作量证明(PoW)。
在传统的PoW区块链(如比特币)中，一些个人和机构会扮演矿工的角色，使用昂贵的硬件来解决数学问题，从而铸造新的比特币并处理交易。矿工通过维护网络安全获得额外的比特币和交易费用。相比之下，在PoS区块链(以太坊2.0等。)，验证者通过锁定以太坊为网络提供安全性，从而铸造新的以太坊，处理交易。事实上，验证者提供的安全性取决于网络本身的价值。如果验证者作恶(例如通过恶意交易投票)，他锁定的以太坊将被没收。没收机制将鼓励验证者遵守协议的规则。
PoS具有高安全性的原因之一是PoW系统容易受到“滋生”攻击。如果肇事者掌握的挖矿硬件足以攻击比特币等PoW区块链，比特币将无法阻止后续的攻击，因为网络会不断重组/分叉，然后会受到相同挖矿硬件的攻击，以此类推。相比之下，以太坊2.0的抗外壳攻击能力强很多。——以太坊2.0可以分叉，没收攻击者的押金。这就像摧毁攻击者的比特币矿。
此外，以太坊2.0使开发者能够创建自己的事务处理方法，即执行环境，从而可以使用以太坊网络中其他区块链的规则。用一种极其简化的方式解释“执行环境”就是以太坊2.0允许人们使用比特币、ZCash、以太坊1.0的交易规则，以及其他想要的规则集。它的规模比目前以太坊1.0高了几个数量级，安全性有交了押金的同一批验证者保护。以太坊2.0通过碎片化来实现这一点：在以太坊2.0中，每个碎片链都有自己专属的拦截器和验证器，这些碎片链之间联系紧密，可以相互通信，从而形成一个庞大的碎片链网络。所以以太坊2.0的验证者不需要处理全网的所有事务，只需要处理和验证一个片段链上的事务。通过这项创新技术，使用消费级硬件的人也可以参与以太坊2.0网络并为之做出贡献。
需要注意的是，在以太坊2.0中，每个碎片链的安全性都是一样的。如果你想摧毁一个碎片链，你必须摧毁整个系统。这种安全模式提供了比Cosmos等平台更高的安全性。在Cosmos等平台的模式下，每个链条都是唯一的，导致整个网络的碎片化，容易受到攻击。因此，如果你想攻击以太坊2.0，攻击者必须购买并质押价值数十亿美元的以太坊(如果以太坊价格上涨，质押的美元价值也会上涨)。
下图显示了传统区块链网络——的形式，一个由数据块组成的“链”。如果你不知道什么是块头和事务列表也没关系。下图仅用于说明：
下图是以太坊2.0的形态，不同的是不是只有两条碎片链，而是64条碎片链，都是由信标链协调的。同样，不考虑技术细节：
以太坊2.0由九个不同的工程团队构建。这些团队由以太坊基金会资助，并得到以太坊社区的支持。这些团队正在开发一个客户端——，它类似于Chrome和Firefox浏览器，只不过它不是用来访问网站，而是用来访问和参与以太坊网络。客户多样性是以太坊的核心原则。——如果一两个客户端损坏或者有漏洞，整个网络不会崩溃。每个客户端都有自己的目标用例，但是它们可以完全参与到网络中。比如一个客户端是针对智能手机优化的，另一个客户端是专门为企业打造的。工程团队正在根据由高级研究人员(他们大多数是计算机科学和相关专业的博士)创建的规范开发客户端。
此外，大量的研究工作都是在一个名为ethresear.ch的网站上以开源的方式进行的，世界上任何人都可以将自己的技术想法、建议或批评发布到这个网站上。经过几年的迭代，以太坊2.0的规范已经达到了现在的状态。研究人员曾几次认为他们创造了一个合理的设计，但随后他们会发现一些缺陷，不得不重新设计部分或整个系统。在整个区块链领域，以太坊2.0研究团队是最有经验和才华的协议设计团队，这并不为过。
以下是参与以太坊2.0开发的团队名单(排名不分先后):
ChainSafe Systems是一家位于安大略省多伦多市的公司，拥有30多名员工，其中包括5名从事以太坊2.0客户端开发的开发人员。在多伦多举行的以太坊开发者聚会上，开发者基于JavaScript语言开发了一个名为Lodestar的客户端。
PegaSys以太坊生态系统中最大的公司ConsenSys的一个50人团队建立了一个企业友好的以太坊1.0客户端，名为Pantheon，一个专注于以太坊2.0规范的研究团队开发了一个名为Artemis的Java客户端，针对企业使用进行了优化。
Harmony在俄罗斯的四人团队正在开发一个Java以太坊客户端，公开信息不多，可能会集成PegaSys/Artemis。
Parity Technologies在柏林的公司有一个超过60人的大型远程办公团队(并非所有人都在从事以太坊2.0的工作)，该团队从以太坊基金会获得了500万美元，用于开发名为Substrate Shasper的以太坊2.0客户端，并且还在开发一个支持互操作性的区块链项目Polkadot。这个项目被认为是以太坊的强劲对手。开发和维护了第二个最流行的以太坊1.0客户端，也称为奇偶校验。
Prysmatic Labs是一个6人团队，成员分散在美国，会主动在博客上发布更新。通过他们的博客，他们可以了解和跟进以太坊2.0的进展，并构建一个名为Prysm的客户端，类似于以太坊1.0的Geth，以满足主流应用的多样化场景。
适马Prime在澳洲悉尼的四人团队聚集了具有强大学术/软件开发背景的网络安全专家，构建了一个名为Lighthouse的客户端，以适应主要的使用场景。
Status是一个8人团队，成员分散在欧洲各地，致力于打造一个名为Nimbus的轻客户端，即可以在智能手机等“轻”环境下运行。
Trinity与以太坊基金会签订了一份合同，由一个四人团队构建一个轻型客户端，作为更高级实现的原型。
Nethermind在伦敦和波兰的7人团队在。网。以太坊2.0的发布分为几个阶段，但前三个阶段是最重要的。以太坊2.0的各个组成部分在这些阶段是错开的，一方面是因为开发时间长，另一方面是因为采用循序渐进的方式会降低技术风险。对于这样一个数十亿美元的加密货币网络，“快速行动，打破规则”的概念并不适用。与能够快速修复问题的集中式技术公司不同，如果加密货币网络中存在严重的客户端漏洞，将在很长一段时间内造成巨大的破坏，因为网络中的参与者必须手动更新到新的客户端版本。在最坏的情况下(比如攻击者成功发起双花攻击)，必须回滚多个事务，以保证网络的安全性。这会造成很大的声誉影响。就像2016年DAO被黑一样，一些以太坊开发者和用户又分叉出了另一条名为以太坊经典的链条。
0期可能在2020年第二季度末或第三季度初交付。在这个阶段，将引入信标链作为整个以太坊2.0网络的“指挥和控制”中心。信标链会把验证器组织在一起，分配给不同的片段链来处理事务；一段时间后，所有的验证者会被重新洗牌，随机分配到另一个碎片链。“洗牌”是以太坊2.0安全性的关键部分。如果没有这个设置，少数验证者可能会受贿或干扰以太坊2.0的运行。信标链将验证每个片段链生成的块的有效性，以便以太坊、令牌和数据可以在每个片段链之间交换。用20世纪70年代加州人的话来说，灯塔连锁店就是能管理其他区块链的区块链，maaaaaan。(译者注：这个“maaaaaan”应该是长的“man”，意思是增强语气。作者想开个小幽默。)
如果信标链是“指挥控制”的中枢，那么验证机就属于运营商。验证者是PoS网络的参与者，负责处理和排序网络上的交易，并将这些交易转发给其他参与者。验证者将收到交易费和额外的代币(通货膨胀)作为回报。验证者是加密货币网络中最重要的角色，以太坊2.0试图解决的核心挑战之一是如何通过设计激励机制，使验证者遵守协议，采取有利于网络的行动。信标链还将负责没收邪恶验证者的押金。
以太坊2.0一期预计2021年交付，将推出碎片链，但碎片链上的数据无法处理或结构化。数据会以原始的形式存在于片段链上(即“数据Blob”)，主要是为了保证片段链之间以及与信标链之间能够很好的通信。分段链不能对数据进行任何计算。乍一看，第一阶段听起来像是一个功能有限的优化测试网络，但这种说法并不完全正确。新DApp和现有的DApp可以使用这种数据存储来增强它们的可扩展性。例如，一个去中心化的Twitter DApp可以将数据存储在一个碎片链上，将大量的计算工作放在链下，并通过使用以太坊1.0提供高级别的安全性。在第一阶段，以太坊1.0仍然会正常运行，以太坊1.0和以太坊2.0两条链是并行的。
2019年12月底，Vitalik提出加快邰方1.0向信标链转移的进程，让以太坊实现PoS的优势，加速与以太坊2.0的融合。以太坊1.0一开始会成为一个特殊的片段链(不是执行环境)，但最终会在第二阶段转变为执行环境。还没有提出具体的时间表，但这个过程似乎发生在第一阶段。
二期预计在2021年或2022年推出，届时将实现以太坊2.0的真正愿景。届时，碎片链可以处理交易，真正的商业应用可以建立在以太坊2.0网络上。在第2阶段，智能合约和运行这些智能合约的执行环境将被引入到碎片链中。如上所述，执行环境允许开发人员随意创建规则集，以便指定如何处理事务。这意味着协议开发者将能够创建一个执行环境来模拟比特币、Zcash和以太坊1.0的规则，或者以几乎任何可以想象的方式计算区块链交易。正如以太坊1.0通过抽象比特币实现区块链上的智能合约一样，以太坊2.0将通过抽象以太坊1.0重新定义区块链计算的本质。
关于以太坊2.0的一些组件，还有一些研究问题没有最终解决。比如如何去中心化地提供和存储数据(以免少数数据提供者垄断全网)，如何操作跨碎片化事务，如何实施环境治理。但这些方面的研究仍在快速推进。
我们来重申一下以太坊2.0的三个阶段：
0期预计2020年第二季度末/第三季度初交付发布信标链并在信标链上实现PoS验证的以太坊1.0将继续正常运行。
第一阶段预计在2021年交付和发布碎片链，并允许数据存储在这些碎片链上，但以太坊1.0可能会在不处理碎片链上的事务的情况下继续正常运行，也可能会作为特殊的碎片链集成到以太坊2.0中。
第二阶段预计将于2021年底/2022年初交付，允许在分散的链上处理交易。一段时间后，以太坊1.0会过渡到以太坊2.0作为执行环境。以太坊在2期之后还会继续发展，但未来的发展蓝图还不明朗。……
在我看来，以太坊的未来是光明的。没有智能合约区块链有以太坊那么多的研究人员、开发者、用户和项目，现在是加入以太坊的好机会。以太坊即将迎来一次非常重要的大规模升级，如果成功实现，将为世界创造巨大价值。
特别感谢ConsenSys RD的罗伯特德罗斯特、Prysmatic Labs的Terence Tsao、James Fickel和Carrie Krabes对本文的帮助。
原文链接：https://medium.com/@色彩学/eth2-for-dummies-11ff9b11509f作者：格兰特胡默翻译校对：敏敏阿建
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